Carrera: Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica Facultad: Ingeniería Eléctrica
Disciplina: Radiocomunicaciones Programa analítico: Televisión Digital Año: 5to Semestre: primero Docente: Irina Siles Siles
Descripción:
El objetivo de la asignatura de TV Digital es conocer los aspectos más importantes de los sistemas de Televisión Digital que tributen con la buena formación de egresados competentes en el ámbito de las telecomunicaciones en Cuba. Estos conocimientos permitirán implementar un sistema de TV Digital completo conociendo todas las características de su arquitectura: compresión de video y audio, modulación digital, encriptación, paquetizado, señalización, realización, producción, continuidad, etc.
La asignatura estudia la relación que existe entre el Sistema Visual Humano y los sistemas de Televisión, ya que las características de nuestro sistema visual tienen gran influencia en muchos parámetros de los sistemas de TV.
Además, se estudiarán los principales métodos de compresión audiovisuales utilizados en la TV digital (MPEG2, H.264, H. 265, AVS , etc), y los métodos de transmisión, señalización y encriptación de los contenidos audiovisuales.
Conocimientos previos:
Base de Fundamentos de Tv
Tx de datos(Fundamentos de comunicaciones I , II , III)
Procesamiento digital de señales
Sistemas de Radiocomunicaciones
Objetivos Generales:
Objetivos docentes específicos
El objetivo básico de la asignatura es presentar, de forma coherente y aunada, los conceptos básicos y los parámetros característicos de los sistemas de TV digitales, así como las diferentes tecnologías involucradas.
Revisión y análisis de los diferentes estándares actuales de televisión digital, codificación de audio y video, multiplexacion y los avances científicos y tecnológicos que les han dado soporte.
Lograr que a través de las prácticas los estudiantes aprendan a manejar instrumentación de carácter general (osciloscopios y analizadores de espectro) Las visitas organizadas persiguen dar a conocer por dentro un estudio de televisión así como una torre de retransmisiones, con las tecnologías involucradas en cada caso.
Objetivos educativos
Contribuir a fortalecer en el estudiante una personalidad integral a través del desarrollo de hábitos y capacidades relacionadas con la constancia en el estudio y el trabajo independiente y ordenado.
Contribuir a que los estudiantes en su futura actividad profesional sean capaces de participar en la organización, operación, desarrollo y dirección de los sistemas de televisión.
Lograr buena comunicación oral y escrita en la lengua nativa
Lograr un Trabajo en equipo desarrollando habilidades en las relaciones interpersonales y habilidades para trabajar en grupo
Dotar al estudiante de la Capacidad para aplicar la teoría a la práctica, de la capacidad de aprender, de la Capacidad de análisis y síntesis y de la Capacidad de organizar y planificar.
Potenciar las habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes con el fin de prepararlos para el Trabajo de diploma.
Propiciar el conocimiento de un segundo idioma
Objetivos instructivos:
Propiciar una mayor solidez en los conocimientos básicos de la profesión.
Conocer y aplicar los métodos de codificación de funete. Establecer comparativa entre los mismos. Justificar el uso de uno y otro en función de un determinado entorno de acción.
Dominar las técnicas y recomendaciones (ISO, UIT) usadas para la multiplexacion y conformación de los TS.
-Explicar los principios fundamentales, características funcionales y ventajas del sistema DTMB para la TDT.
-Conocer las características generales de los sistemas DVB, ATSC, ISDB
Potenciar la capacidad para diseñar e implementar de una cadena completa de transmisión y recepción de un sistema de comunicaciones con contenidos audiovisuales, datos, interactividad, acceso condicional, etc.
Contribuir con el desarrollo de Habilidades elementales en informática mediantes el uso de herramientas de software , simulación y análisis.
Capacidad para analizar las principales características de un servicio de difusión audiovisual: parámetros de recepción, codificación, cumplimiento de estándares, etc.
Sistema de habilidades:
Para habilidades cognitivas(saber):
• · Comprender los objetivos de los sistemas de comunicación audiovisual • · Conocer los mecanismos básicos de percepción de imagen y sonido
humanos
• · Conocer la historia de los sistemas de TV
• · Conocer los sistemas de televisión digital más habituales, así como entender las limitaciones, ventajas e inconvenientes de los diferentes sistemas.
• · Comprender las ventajas de los sistemas de Televisión Digital
• · Conocer los elementos comunes a las diferentes formas de transmitir Televisión Digital
• · Entender y distinguir los diferentes mecanismos de transmisión usados en Televisión Digital: satélite, cable, terrenal, móvil...
• · Conocer las diferencias, ventajas e inconvenientes de los diferentes sistemas de proyección de TV: CRTs, Plasma, LCD, OLED...
• · Conocer las diferentes alternativas propuestas de TV de alta definición y sus ventajas e inconvenientes.
Para habilidades Procedimentales/Instrumentales(saber hacer): • Mejorar las habilidades de manejo del ordenador • Mejorar las habilidades de manejo del osciloscopio • Aprender a utilizar el analizador de espectro
• Mejorar a utilizar medidores de señal de TV • Aprender a interactuar con los STB
Para habilidades Actitudinales(ser):
• · Mejorar las habilidades de comunicación • · Mejorar las habilidades de liderazgo • · Mejorar las habilidades de trabajo en grupo
• Mejorar el apoyo a estudiantes con bajo índice académico o mala promoción.
• · Mejorar la capacidad crítica y autocrítica • Mejorar el idioma inglés.
Sistemas de conocimiento:
Ventajas de los sistemas de televisión digital, haciendo mayor hincapié en los sistemas terrestres por sobre los sistemas de tv por cable y por satélite.
Necesidad del apagón analógico. Consecuencias ante la no migración a tecnologías digitales.
Características de la codificación de fuente para los sistemas de tv digital. Estándares implementados, usos y comparación entre los mismos. El sistema auditivo y visual humano
Etapa de multiplexacion. Características , normativas y regulaciones. Ventajas de la multiplexacion estadística. Datos, subtítulos, teletexto, Tablas SI/PSI
Estándares de TDT en el mundo. Comparativa entre los mismos, área de acción, evolución paulatina de cada uno pero haciendo énfasis en el DTMB. Sistemas de acceso condicional, Redes multifrecuenciales y Modulación jerárquica
Elección del estándar de TDT para Cuba. Documentación
Receptores de TV Digital. Comparación entre ellos.
Actividades formativas y metodología de enseñanza aprendizaje:
Para las Clases teóricas: Se utilizará la técnica de clase magistral con exposición del material por parte del profesor, haciendo uso intensivo de material audiovisual que habrá sido puesto previamente a disposición del alumnado.
Para las Clases Prácticas: El profesor invitará a los estudiantes a la resolución de ejercicios seleccionados previamente de entre los propuestos en la colección de ejercicios. El estudiante deberá afrontar y resolver el problema, justificando los pasos y las técnicas empleadas para ello.
Para las Prácticas de Laboratorio: El profesor entregará a los alumnos, con anterioridad a la sesión, un informe detallado donde se explicitarán los objetivos que se persiguen en cada sesión de prácticas, así como los medios que se emplearán para ello. Finalizada la sesión práctica por parte del estudiante, éste deberá confeccionar y entregar una memoria de la misma, que será evaluada en virtud de asignaturas cursadas previamente como Metodología de la Investigación.
Para las Exposiciones y seminarios: En ellos el alumnado desarrolla por grupos un trabajo que posteriormente expone y defiende ante sus compañeros que coevaluan el resultado, junto con el profesor.
Se realizarán Exámenes de Teoría y Problemas en los que se evaluarán los conocimientos teóricos alcanzados por el alumno así como su habilidad para ponerlos en práctica.
Se evalúan los Laboratorios, para ello se analizan en detalle las memorias de las Sesiones prácticas realizadas, asistencia e interés. Se orientarán con previa orientación y se confeccionaran Trabajos. Para la evaluación de los trabajos realizados en grupos y de su exposición y defensa en el aula.
Para las visitas prácticas realizadas a los diferentes centros se analiza asistencia y participación en las clases y visitas realizadas, valorando el grado de implicación del estudiante así como el interés mostrado.
En las actividades de CP se llevaran a acabo evaluaciones sistemáticas de los ejercicios orientados y propuestos en clase, bien a través de las preguntas de control realizadas a los estudiantes o durante las sesiones prácticas de pr oblemas o a través de la entrega de los ejercicios resueltos a demanda del profesor.
METODOLOGÍA
· Cada bloque compaginará sesiones teóricas presenciales -que permitirán conocer los aspectos más importantes de este bloque- con sesiones prácticas para aclarar y poner en práctica dichos aspectos.
· Los laboratorio simulados se realizarán en grupos de X personas (en función de las características del grupo y del total de temas orientados) y se finalizarán con un informe de las acciones realizadas durante la misma. Serán 2 prácticas.
· Además, se realizarán dos trabajos en grupo de investigación relacionados con los nuevos estándares de compresión y de comunicaciones audiovisuales.
· La asignatura contará con una visita a unos estudios de televisión reales.
Plan temático:
Tema No 1 Introducción a la TV Digital (6H; “ C: 4H, Cp: 2”)
Evolución de la TV analógica a la digital, potencialidades, visión y perspectivas de su instauración en Cuba. Digitalización de la señal de vídeo y audio: normas y trasmisión de la señal de luminancia y las componentes Cr y Cb en los diferentes formatos (señales codificadas, numero de muestras por línea, estructura y frecuencia de muestreo, codificación de las muestras, duración de la línea activa expresada en número de muestras, recomendaciones de la UIT-R). Formatos de imagen (relación de aspecto, agudeza visual, distancia del visionado, entrelazado, muestreo, resolución, nitidez), uso eficiente del espectro radioeléctrico e interactividad de DTV.
Objetivos:
Conocer el principio de funcionamiento de la TVD y establecer analogías y compatibilidades con la tv analógica destacando todas las ventajas que presupone una sobre la otra.
Ilustrar las técnicas utilizadas en el muestreo y codificación de la señal de video para conformar el cuadro o imagen digitalizada.
Definir formatos digitales (4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, HDTV, SIF, CIF, QSIF, QCIF o SDTV) en función del número de líneas, muestreo, la agudeza visual y el poder de resolución de SHV.
Cuantificar medidas de información como Bite Rate activo, MB utilizados.
Introducir la necesidad de utilizar técnica de compresión.
Analizar las ventajas vs desventajas de la introducción de la tecnología digital (factores tecnológicos, convergencia, coste).
Comentar brevemente el porqué de la elección de loa norma DTMB.
Establecer sinergias con la evolución y perspectivas en el mundo.
Tema No 2 Ténicas de Compresion de Video y Audio. Multiplex y transporte (20H; “C: 8H, Cp:6, S: 2H, L:2H, E:2H”)
Técnicas de compresión de vídeo y audio sin pérdidas y con pérdidas basadas en la entropía de la fuente y en las características del Sistema Humano Visual( DCT, Huffman, RLE, codificación aritmética, Dolby AC3, AVS, compensación de movimiento, estimación de vectores de movimiento). Norma MPEG-2, su homogeneidad para MPEG4 y AVS del estándar DTMB. Multiplexación de secuencias MPEG, conformación de las tablas (PES, PS,PT, PSI, PAT).
Objetivos:
Explicar la necesidad de la compresión de señales audiovisuales y definir conceptos básicos relacionados con las técnicas de compresión ya sean con pérdidas o sin perdidas (lossy o losless), haciendo énfasis en las utilizadas en las normas de TVD.
Comparar y analizar los diferentes estándares de compresión MPEGs (MPEG1, MPEG2, MPEG4, MPEG7, AVS).
Utilizar, emplear y relacionar la DCT, códigos de longitud variable (Huffman) y la codificación por longitud de series (RLE) para aplicaciones de compresión de imágenes de TVD.
Implementar simulaciones con herramientas de computo en las que se utilice la DCT, y se hagan análisis de los estimación, compensación y vectores de movimiento (VCDemo, Matlab)
Conocer las generalidades de la norma AC-3 para la codificación de audio y de su homóloga AVS que se implementa en el estándar DTMB.
Visualizar con materiales de audio las técnicas de compresión psicoacusticas.
Diferenciar la codificación/decodificación de imágenes I, P y B.
Analizar la multiplexación de secuencias MPEG o flujo de bits digitalizados.
Reconocer y caracterizar la estructura de los PES, PS, PT, PSI, PAT.
Familiarizarse con software de análisis de sincronismo de los TS (TSR, MPEG packet anlaizer, eElecard.)
Tema No 3 Sistemas de RF (8H; “C: 2H, Cp: 2H, S: 2H, L: 2H”)
Estructura general de un Sistema de RF de TV digital terrestre: Normas ATSC, DVB, ISDB y DTMB. Características de los transmisores chinos de TDT instaurados en el país, haciendo énfasis en la etapa exitadora y familiarización con los manuales de los proveedores. Técnicas de medición. Resultados experimentales.
Objetivos:
Identificar, diferenciar y comparar las principales características de las normas existentes de TDT destacando bondades y fortalezas de cada una de ellas.
Conocer a cabalidad la estructura del Sistema de RF del estándar DTMB por ser el elegido para su implementación en Cuba.
Deducir e interpretar en función de la codificación del canal usado (esquema de modulación, esquema de codificación y entrelazado) para DTMB y las razones de codificación obtenidas las ventajas ofrecidas en cuanto a C/N, ISI, razón de tx.
Simular en matlab del estándar DTMB y DVB para analizar las características de los bloques implementados por cada estándar así como la Pe.
Tema No 4 Receptores de TV digital (4H; “C: 2H, E:2H”)
Estructura de un receptor de TV digital. Principios de decodificación y deflexión.
Objetivo: Conocer la estructura de un receptor de TV digital y las posibilidades técnicas de su reparación, asi como los TDT que deben ser inicialmente utilizados. Conceptos generales de receptor de analógico, receptor de tv hibrido y receptor de tv digital y cajas decodificadoras.
Con un fondo de tiempo de 48 horas, distribuidas en las formas de enseñanza siguientes:
C CP S L E Visita Total
Sistema de Evaluación:
La asignatura contiene 2 pruebas como evaluaciones parciales que se realizarán de manera escrita, así como las evaluaciones frecuentes en clases prácticas y conferencias. Además se evalúan los conocimientos mediante 2 seminarios y 2 laboratorios simulados. Se integran los conocimientos en el trabajo de curso.
Prueba Parcial No 1 que evalúa contenidos de los Temas 1 y 2 (Escrita 2H)
Seminario No 1 sobre el Tema 2 (Oral 2H)
Laboratorio No 1 sobre el Tema 2 (Simulado 2H)
Seminario No 2 sobre el Tema 3 (Oral 2H)
Laboratorio No 2 sobre el Tema 2 y 3 (Simulado 2H)
Prueba Parcial No 2 que evalúa contenidos de los Temas 3 y 4 (Escrita 2H) Bibliografía:
Texto básico;
Sistemas Audiovisuales, Francesc Tarrés Ruiz. Textos complementarios en formato digital.:
Advance video coding principles and techniques
Coding theory algoritms architectures and applications
Digital video broadcasting technology standars and regulations.
H264 and mpeg4 video compression video coding for next generation multimedia.
Mpeg handbook
Digital Television,Satellite, Cable, Terrestrial, IPTV, Mobile TV in the DVB Framework. Third Edition Hervé Benoit. 2006
Digital Television Technology and Standards John Arnold Michael Frater Mark Pickering
Mastering Digital Television: The Complete Guide to the DTV Conversion. Jerry C. Whitaker
Digital Television Satellite, Cable, Terrestrial, IPTV, Mobile TV in the DVB Framework. Third Edition. Hervé Benoit
Digital TelevisionTechnology and Standards(2007).John Arnold and others
Mastering Digital Television: The Complete Guide to the DTV Conversion(2006). Jerry C. Whitaker